Функциональная схема автоматизации

Для обеспечения функционирования сооружений ГТЭС в заданных регламентом режимах работы, улучшения технико-экономических показателей и обеспечения безопасности эксплуатации технологических сооружений в автоматизированной системе управления технологическим процессом с учётом использования попутного газа как топливо заложены следующие критерии управления: максимальная точность измерения параметров; максимум поддержки безостановочной и большого объема работы; максимальная очистка газа; максимум надёжности ведения технологического процесса.

За счёт более высокого содержания этана (С₂Н₆), пропана (С₃Н₈), бутана (С₄Н₁₀) и пентана (С₅Н₁₂) попутный нефтяной газ является "жирным" топливом по сравнению с природным газом. Поэтому узел подготовки газа занимает здесь особое положение.

Функциональная схема автоматизации узла подготовки газ представлена на рисунке 3.2.

Для автоматизации управления установки применяют дистанционные измерительные устройства и элементы автоматики, перечисленные в таблице 3.2, которые позволяют получить быструю объективную информацию о работе, оперативно и точно установить заданный режим работы.

Таблица 3.2 - Перечень средств КИПиА УПГ

Противоаварийная защита включает в себя:

- защита от превышения допустимой разницы давления на 0,1 МПа в фильтр-сепараторах. При этом регулируются клапаны для стока конденсата из фильтр-сепараторов, таким образом, чтобы нормализовать давление;

- защита от превышения давления 2,95 на входе ГТУ. При этом открывается клапан КЛ-3 на факел, чтобы нормализовать давление;

защита от превышения давления 0,3 МПа на входе котельной. Тогда узел отсечного клапана типа "нормально закрытого" КЛ-1/1 закроется, регуляторы давления КЛ-2/1,2 и узел отсечного клапана типа "нормально открытый" КЛ-1/2 откроется и при этом сбросит давление с трубопровода подачи газа на котельную.

В таблице 3.3 представлен перечень блокировок и их действий в соответствии с функциональной схемой автоматизации.

Таблица 3.3 - Блокировки и их действия

Комплекс технических средств автоматизации, установленный на технологическом оборудовании, обеспечивает:

измерение температуры:

а) газа на входе теплообменников T-1/1 - T-1/4;

б) газа на выходах каждого теплообменника T-1/1 - T-1/4;

в) теплоносителя на входе теплообменников T-1/1 - T-1/4;

г) в помещении блока фильтр-сепараторов.

Для дистанционного измерения температуры используется термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом постоянного тока ТСМУ типа Метран-274-Exia (100М);

измерение давления:

а) газа на входе в ГТЭС;

б) газ на входе в котельную.

Для дистанционного измерения давления используется датчик избыточного давления типа Метран-100-Exia-ДИ с микропроцессорными электронным преобразователем с индикатором, с кодом предела допускаемой основной погрешности 0,15, с выходным сигналом 4.20 мА и линейной характеристикой;

измерение перепада давления в фильтр-сепараторах ФС-1/1, ФС-1/2 осуществляется датчиком перепада давления типа Emerson 1151 Exd с выходом 4.20 мА с цифровым сигналом на базе HART-протокола;

контроль уровня в фильтр-сепараторах ФС-1/1, ФС-1/2 производится ультразвуковыми сигнализаторами уровня типа Magnetrol Ecotel Exia.

Рассмотрим два датчика более подробно: ультразвуковой сигнализатор уровня типа Magnetrol Ecotel 910 Exia и датчик давления типа Метран-100--ДИ-1161.

Ультразвуковой сигнализатор уровня типа Magnetrol Ecotel 910.

Контроль минимального и максимального уровня осуществляется ультразвуковым сигнализатором уровня типа Magnetrol Echotel.

Echotel 910 (рисунок 3.3) - это сигнализатор предельного уровня с преобразователем в виде зонда с ультразвуковым чувствительным элементом, выполненный в одном корпусе с двухпозиционным (DPDT) реле. Echotel 910 идеально подходит для защиты насосов (в том числе вакуумных), предотвращения переполнения резервуаров, сигнализации о достижении высокого или низкого уровня при работе с чистыми жидкостями с пеной или без нее.

Особенности:

не требует калибровки;

в стандартном исполнении имеет два электрических ввода и различные варианты корпуса;

встроенная схема усреднения сигнала гарантирует отсутствие ложных срабатываний при самом сильном пенообразовании или турбулентности;

уровень срабатывания/сигнализации определяется длиной зонда датчика, которая может быть выбрана в диапазоне от 30 мм до 2540 мм;

все материалы, контактирующие с рабочей средой - нержавеющая сталь 316/316L (1.4401/1.4404);

можно на месте выбрать "безопасный" вариант сигнализации при неисправности/обесточивании датчика: нормально закрытый или открытый контакт реле.

Рисунок 3.3 - Внешний вид Magnetrol Echotel 910

Принцип работы сигнализатора типа Echotel 910, изображенный на рисунке 3.4, заключается в использовании двух кристаллов для "передачи-приема". Электрический сигнал преобразуется в энергию ультразвука и передается через зазор к кристаллу-приемнику. Если в зазоре имеется воздух, то энергия ультразвука не будет получена приемником. Если в зазоре имеется жидкость, то энергия ультразвука преодолеет зазор и приведет в действие реле.

Электрические характеристики прибора показаны в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Характеристики Magnetrol Echotel 910

Рисунок 3.4 - Принцип работы Magnetrol Echotel 910

Контроль перепада давления осуществляется датчиком перепада даления типа Emercon 1151.

Высокоточные интеллектуальные датчики давления серии 1151 обыкновенного и взрывозащищенного исполнений предназначены для точных измерений абсолютного, избыточного давлений, разности давлений газов, паров (в т. ч. насыщенных), жидкостей, уровня жидкостей (в т. ч. нагретых, химически активных) и дистанционной передачи выходных сигналов в системы автоматического контроля, регулирования и управления технологических процессов.

Множество вариантов исполнений датчиков по входным и выходным параметрам, по конструкционным материалам для любых промышленных сред позволяют выбрать наилучший для конкретного применения.

Характеристики:

- измеряемая среда: газ, жидкости (в т. ч. агрессивные);

диапазоны верхних пределов измерений, кПа:

а) абсолютное давление: 6,22 - 6895;

б) избыточное давление: 0,18 - 41369;

в) перепад давлений: 0,18 - 6895;

г) гидростатическое давление (уровень): 6,2 - 689,5;

- перенастройка диапазонов измерений: до 1-50;

- предел допускаемой основной приведенной погрешности: ±0,075%;

- выходные сигналы:

а) 4.20 мА с цифровым сигналом на базе HART-протокола;

б) аналоговый 4.20, 10.50 мА;

в) экономичный по напряжению 0,8-3,2; 1-5 В [1].

Датчик давления типа Метран-100-Ex-ДИ-1161.

Контроль давления осуществляется датчиком давления типа Метран-100-Ex-ДИ-1161.

Датчик избыточного давления типа Метран-100-Ex-ДИ, модель 1161, поставляемый для эксплуатации на объектах АС, с материалами, контактирующими с рабочей средой, титановый сплав и 12Х18Н10Т, с микропроцессорным электронным преобразователем с индикатором, климатического исполнения УХЛ3.1, с кодом предела допускаемой основной погрешности 015, с верхним пределом измерений 16 МПа, с выходным сигналом 4.20 мА и линейной характеристикой, с ниппелем, под накидную гайку М20х1.5, со штепсельным разъемом 2РМ22Б4Ш3В1.

Контроль температуры осуществляется термопреобразователем с унифицированным выходным сигналом типа ТСМУ Метран - 274-Ex.

Предназначены для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.

Чувствительный элемент первичного преобразователя и встроенный в головку датчика измерительный преобразователь преобразуют измеряемую температуру в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, что дает возможность построения автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) без применения дополнительных нормирующих преобразователей.

Напряжение питания:

от 18 до 42 В постоянного тока для термопреобразователей с выходным сигналом 4.20 мА;

36 В постоянного тока - для термопреобразователей с выходным сигналом 0.5 мА. Допускаемое отклонение напряжения питания - не более ±2%;

от искробезопасных цепей блоков питания (барьеров), имеющих вид взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь "уровня "ia""" для взрывоопасных смесей группы IIC по ГОСТ 12.1.011 с напряжением холостого хода не более 24 В, током короткого замыкания не более 120 мА - для термопреобразователей исполнения "Exia".

Потребляемая мощность:

не более 0,9 Вт - для термопреобразователей обыкновенного исполнения;

не более 0,5 Вт - для термопреобразователей взрывозащищенного исполнения.